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加速器駆動核変換システム用加速器の許容ビーム停止頻度の評価,4; クライストロン系のトリップ事象が従う確率密度関数の考察

Estimation of acceptable beam trip frequencies of accelerators for ADS, 4; Consideration of the probability density function for accidental interruptions of klystrons

武井 早憲; 古川 和朗*; 矢野 喜治*; 小川 雄二郎*

Takei, Hayanori; Furukawa, Kazuro*; Yano, Yoshiharu*; Ogawa, Yujiro*

加速器駆動核変換システム(ADS)では、ビームトリップ事象が少ない、信頼性の高い加速器を開発しなければならず、既存の加速器で発生しているビームトリップ事象を統一した手法で評価する必要がある。しかしながら、加速器の運転データからどのようにビームトリップ事象を統一した手法で評価すべきか合意されていない。本研究では、統一した評価手法を得ることを目的として、高エネルギー加速器研究機構入射器クライストロン系の運転データを用いてビームトリップ事象が従う確率密度関数を信頼性工学に基づく手法で評価し、従来の結果と比較した。従来、トリップ事象が従う確率密度関数は暗黙のうちに指数関数と仮定し、平均トリップ間隔や平均トリップ頻度を算出していた。しかしながら、信頼性工学で広く使用されているノンパラメトリック手法を用いて確率密度関数を評価したところ、指数関数ではない可能性が判明し、その結果、従来の手法で求められた平均トリップ間隔は信頼性工学の観点から正しくないことがわかった。今後、ADS用加速器のビームトリップ事象を統一した手法で評価するためには、本研究で述べた信頼性工学に基づく手法で加速器の運転データを解析、評価する必要がある。

Experiences with existing high-power proton accelerators have shown that frequent beam trips have occurred. The reasons for occurring the beam trips may be classified into two broad categories: one is the failure and/or the repair/replacement of accelerator components, and the other is preventive interruption to protect accelerators against failures. In the former case, the beam-trip frequency can be evaluated based on a reliability database for accelerator components. On the other hand, in the latter case, the beam-trip frequency was not evaluated because the reliability database has not yet been established. A principal reason for the lack of this reliability database is the inconsistency of data collection and analysis methods among laboratories. In the present study, the probability density function that accidental interruptions occurred in the klystron system of an electron/positron injector linac at the High Energy Accelerator Research Organization (KEK) was evaluated based on the reliability engineering method, in order to build the reliability database using the uniform data collection and analysis method. As the result, the probability density function might be not the exponential distribution. As this result is obviously different from the traditional result, it is necessary to re-evaluate the probability density function of the accelerator component at other accelerator facilities by use of the present method.

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